大直徑盾構(gòu)隧道內(nèi)的中隔墻施工

殷明祥

申通地鐵集團(tuán)上海軌道交通十號(hào)線發(fā)展有限公司 上海 200237

目前國(guó)內(nèi)采用盾構(gòu)法施工的地鐵隧道斷面主要為單圓以及雙圓2種形式，其隧道主要采用直徑6 m級(jí)的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，以滿足列車雙向運(yùn)營(yíng)。但該類盾構(gòu)隧道阻塞比小，如果列車高速運(yùn)行，在隧道中會(huì)產(chǎn)生瞬變壓力，容易引起乘客耳膜不適等反應(yīng)。在這方面，若采用11 m級(jí)或以上的大直徑盾構(gòu)法隧道，再通過設(shè)置中隔墻的方法將隧道分隔成2條區(qū)間以實(shí)現(xiàn)單管雙線運(yùn)營(yíng)，不僅施工效率高、工期短、節(jié)約地下資源、對(duì)周邊環(huán)境影響小及能有效減少拆遷成本。而且大直徑盾構(gòu)拓展了隧道空間，列車提速后，乘車舒適度也將顯著提升。

但是，在相對(duì)狹小的隧道內(nèi)施工中隔墻是一個(gè)全新工藝，國(guó)內(nèi)目前也沒有類似實(shí)例。因此，如何解決狹小隧道內(nèi)的水平運(yùn)輸、預(yù)制中隔墻板的就位以及中隔墻施工的穩(wěn)定性等是大直徑盾構(gòu)隧道工程中亟需研究的重大課題。

1 應(yīng)用工程概況

本工程為上海市重大工程，采用11 m級(jí)大直徑盾構(gòu)法施工，隧道內(nèi)徑10.4 m，內(nèi)中分隔為倒T形，中隔墻高度7.8 m，其中預(yù)制部分高度5.3 m（圖1）。

圖1 建成后的單管雙線隧道

2 施工難點(diǎn)及重點(diǎn)

2.1 技術(shù)難度大

本工程是國(guó)內(nèi)首條通過在大直徑盾構(gòu)隧道內(nèi)設(shè)置中隔墻實(shí)現(xiàn)單管雙線運(yùn)行的軌道交通工程，沒有相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，屬于一全新工藝，需要研制新的專用設(shè)備并摸索出一套完整的施工工藝。

2.2 拼裝要求高

由于盾構(gòu)掘進(jìn)過程中隧道管片很容易發(fā)生旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致部分管片預(yù)留的接駁器與軸線位置偏離較大，還有極少部分預(yù)留接駁器自身垂直度就存在較大偏差，使得傳力桿無法安裝。這就需要對(duì)預(yù)制中隔墻頂部預(yù)留孔洞位置、直徑進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，對(duì)位置偏離較大的還需要進(jìn)行植筋處理。

此外，在每塊預(yù)制中隔墻縱向之間沒有設(shè)計(jì)連接，無法像隧道管片利用千斤頂加力致以密貼，在拼裝初期拼裝一段距離后，累計(jì)的間隙會(huì)增大，也會(huì)使得中隔墻傳力桿不易被穿入孔洞內(nèi)，因此每拼裝一段距離后就需要對(duì)中隔墻縱向進(jìn)行收緊。

2.3 安全控制難

1）由于預(yù)制中隔墻構(gòu)件中自重較重，平面尺寸大，構(gòu)件較薄，安裝高度較高，故在狹小的隧道空間內(nèi)安裝時(shí)極易產(chǎn)生傾倒。而且中隔墻采用預(yù)制與現(xiàn)澆相結(jié)合的形式，在后澆帶澆筑前預(yù)制中隔墻處于懸空狀態(tài)，穩(wěn)定性較差，需要采取特殊的保護(hù)措施，用臨時(shí)支架進(jìn)行固定。

2）中隔墻施工主要包括混凝土澆筑、預(yù)制中隔墻運(yùn)輸及拼裝，而中隔墻底部“T”形現(xiàn)澆段一旦施工后，圓形隧道即被等分為兩部分，隧道內(nèi)水平運(yùn)輸時(shí)空間將相應(yīng)縮小，多任務(wù)同時(shí)作業(yè)形成交叉施工勢(shì)必會(huì)增大安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 建設(shè)周期短

本工程為上海市重大民生工程，工程總體節(jié)點(diǎn)目標(biāo)要求在隧道貫通后半年內(nèi)必須完成內(nèi)部中隔墻施工，確保后續(xù)鋪軌、機(jī)電安裝、裝飾裝修等專業(yè)的施工，以實(shí)現(xiàn)通車目標(biāo)。因此，建設(shè)工期非常緊張。

3 管理策劃和技術(shù)創(chuàng)新

3.1 確定管理目標(biāo)

本工程圍繞中隔墻拼裝，設(shè)定了如下建設(shè)目標(biāo)：一是達(dá)到設(shè)計(jì)要求，確保滿足各項(xiàng)使用功能要求，一次驗(yàn)收合格率達(dá)到100%；二是打造樣板工程和精品工程，爭(zhēng)取獲上海市優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)獎(jiǎng)；三是滿足工程總體進(jìn)度要求，安全管理無重大事故，施工期間全過程保持場(chǎng)容場(chǎng)貌干凈整潔，確保達(dá)到上海市文明工地[1-4]。

3.2 突出技術(shù)領(lǐng)先

針對(duì)工程建設(shè)難度大、技術(shù)要求高的特點(diǎn)，項(xiàng)目部成立專題研究小組，對(duì)建設(shè)過程中的關(guān)鍵技術(shù)難題逐一進(jìn)行攻關(guān)。根據(jù)工前模擬和計(jì)算分析，課題組把握關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，主要對(duì)以下內(nèi)容展開研究：預(yù)制中隔墻的拼裝施工機(jī)械研制；預(yù)制接駁器定位偏轉(zhuǎn)預(yù)防和糾正技術(shù)；狹小隧道內(nèi)多任務(wù)水平運(yùn)輸體系設(shè)計(jì)；預(yù)制中隔墻頂部就位技術(shù)；懸空拼裝構(gòu)件自穩(wěn)定裝置的設(shè)計(jì)。

4 技術(shù)實(shí)施及風(fēng)險(xiǎn)控制

4.1 研制專用設(shè)備

本工程為國(guó)內(nèi)軌道交通建設(shè)中首條通過設(shè)置中隔墻以實(shí)現(xiàn)單管雙線運(yùn)營(yíng)的大直徑隧道，沒有任何現(xiàn)成的施工經(jīng)驗(yàn)可資借鑒。我們根據(jù)本工程預(yù)制中隔墻自重較重、平面尺寸大，而構(gòu)件較薄、安裝高度較高、隧道空間狹小等特點(diǎn)，專門設(shè)計(jì)了一種新型的專用拼裝機(jī)，該設(shè)備具備在圓隧道內(nèi)僅占用半幅路面作業(yè)、在各方向都能夠進(jìn)行微調(diào)作業(yè)、自重較輕、移動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)，不僅實(shí)現(xiàn)了在狹小隧道空間內(nèi)對(duì)預(yù)制中隔墻板拼裝的“自由”，亦使施工質(zhì)量得以提高。另外，拼裝機(jī)采用電驅(qū)動(dòng)、履帶式行走機(jī)構(gòu)，也大大地提高了作業(yè)效率，更使工期得以壓縮。

4.2 優(yōu)化狹小隧道內(nèi)多任務(wù)運(yùn)輸

通過合理選擇混凝土攪拌和運(yùn)輸設(shè)備，采用2條軌道進(jìn)行水平運(yùn)輸，并在預(yù)制中隔墻作業(yè)區(qū)施工頂部鋼構(gòu)件時(shí)搭設(shè)門式支架，徹底解決了預(yù)制中隔墻板運(yùn)輸、混凝土澆筑與中隔墻拼裝施工的沖突問題，大大提高了作業(yè)效率，有效縮短了施工工期，也減小了多任務(wù)交叉施工的風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 研究一整套預(yù)制中隔墻拼裝技術(shù)，形成有效工法

我們通過工前精心策劃，正式施工前再進(jìn)行模擬段的作業(yè)，制訂了一整套包括在相對(duì)狹小隧道內(nèi)預(yù)制中隔墻板的精確就位、隧道內(nèi)多任務(wù)水平運(yùn)輸、鋼構(gòu)件固定、巖棉安裝及防火涂層等施工技術(shù)，并形成了施工工法（圖2）。

圖2 中隔墻拼裝過程

尤其是通過反復(fù)設(shè)計(jì)預(yù)制中隔墻臨時(shí)支撐，有效地解決了預(yù)制中隔墻在后澆段澆筑前處于懸空不穩(wěn)定的狀態(tài)，取得成功，并申請(qǐng)了發(fā)明專利。

4.4 加強(qiáng)過程控制，及時(shí)優(yōu)化和調(diào)整施工

4.4.1 成立QC小組

項(xiàng)目部成立了提高預(yù)制中隔墻拼裝精度QC小組。通過PDCA循環(huán)，為工程質(zhì)量提供了保證。

4.4.2 方案論證評(píng)審

充分利用社會(huì)專家和資源，集思廣益，對(duì)中隔墻施工方案進(jìn)行全面論證，通過對(duì)新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝等方面進(jìn)行綜合考察，保證工程安全順利的進(jìn)展。

4.4.3 安全、技術(shù)質(zhì)量交底

針對(duì)本工程在狹小隧道內(nèi)進(jìn)行多任務(wù)中隔墻施工的特點(diǎn)，施工前專門編制了作業(yè)指導(dǎo)書，項(xiàng)目部進(jìn)行針對(duì)性安全、技術(shù)質(zhì)量交底，特別是交叉作業(yè)施工的安全防護(hù)措施，做到全體作業(yè)人員心中有數(shù)。通過細(xì)致交底，明確重點(diǎn)工序要求及要點(diǎn)，并在過程中進(jìn)行監(jiān)督與不斷改進(jìn)，施工過程中未發(fā)生任何安全、質(zhì)量事故。

4.4.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)，及時(shí)調(diào)整，確保工程質(zhì)量安全

項(xiàng)目部全程參與中隔墻的設(shè)計(jì)討論，在施工過程中對(duì)出現(xiàn)的問題及時(shí)與設(shè)計(jì)進(jìn)行溝通并提出優(yōu)化意見，例如增大吊裝孔預(yù)埋件、調(diào)整預(yù)制中隔墻榫頭倒角尺寸等，在減少了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)也提高了施工質(zhì)量[5]。

5 過程檢查和監(jiān)督

5.1 聯(lián)合開展攻關(guān)，定期分析反饋

在工程施工全過程中，我們聯(lián)合設(shè)計(jì)方、業(yè)主方、監(jiān)理方、構(gòu)件預(yù)制廠家及設(shè)備制造商等定期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督檢查，召開專題討論會(huì)，對(duì)施工過程中發(fā)現(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)、質(zhì)量與設(shè)備缺陷進(jìn)行總結(jié)并不斷改進(jìn)，有效地保證工程的順利推進(jìn)。

5.2 目標(biāo)分解到位，確保責(zé)任落實(shí)

加強(qiáng)前期策劃和技術(shù)方案交底，層層進(jìn)行目標(biāo)分解、落實(shí)責(zé)任制，加強(qiáng)安全重大危險(xiǎn)源、質(zhì)量關(guān)鍵和特殊過程的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與防范，加大針對(duì)性的安全宣傳和交底，以及施工人員的培訓(xùn)教育，從源頭上把好安全質(zhì)量關(guān)。

另外，我們還專門成立了新型設(shè)備維修保養(yǎng)小組，對(duì)首次設(shè)計(jì)制造的專用中隔墻拼裝機(jī)械定期進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)缺陷即及時(shí)整改維修，并對(duì)操作技巧不斷改進(jìn)，保證了中隔墻拼裝的安全。

6 結(jié)語

在狹小隧道內(nèi)進(jìn)行預(yù)制中隔墻拼裝，在國(guó)內(nèi)尚屬于首次。但隨著我國(guó)隧道工程的增加和施工技術(shù)的發(fā)展，大斷面隧道工程將成為常態(tài)，其中隔墻建造技術(shù)也將越來越進(jìn)步。

本文通過具體的工程實(shí)踐，以技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)項(xiàng)目管理，在施工過程中積極進(jìn)行探索、思考，總結(jié)出了一套行之有效的管理方法。并對(duì)傳統(tǒng)的事前、事中、事后控制和PDCA循環(huán)控制等進(jìn)行的深化和改進(jìn)，大大提高了工效和產(chǎn)品質(zhì)量，為類似工程建設(shè)提供了有益的參考。